试论降低氧化锌金属锌含量的工艺

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摘 要：本文探讨了间接法生产氧化锌过程发生金属锌超标质量事故的工艺原因，并提出了有效改进措施，经生产实践验证，可有效提高氧化锌产品合格率。

关键词：间接法氧化锌；金属锌；氧化控制

中图分类号：TQ33 文献标识码：A

普通氧化锌包括直接法氧化锌、间接法氧化锌和湿法氧化锌。其中直接法氧化锌占10% ～ 20% ，间接法氧化锌占70% ～ 80%， 而湿法氧化锌只占1% ～2%。间接法出现于19世纪中叶， 法国使用金属锌在坩埚中高温气化， 并使锌蒸气氧化燃烧， 而收集到氧化锌粉末， 因此也称为“法国法”。工业上， 间接法生产氧化锌是高温下熔融液态锌蒸发成锌蒸气， 进而氧化生成氧化锌。

间接法氧化锌是是一种纯度较高的氧化锌产品，主成份氧化锌一般都达到99.80%以上。高纯度的氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。

2009年，中国间接法氧化锌产能达30万吨，我国有色金属行业采用锌锭间接法生产高纯度氧化锌的企业主要有山东潍坊龙达锌品厂、广西柳州锌品厂、葫芦岛锌业股份公司、韶关冶炼厂、河北博奥纳米材料有限公司、美锌金属、湖南水口山有色金属公司等。间接法氧化锌质量一般执行国家标准GB/T3185-92，产品晶型及物理性能与氧化的条件有关， 而产品的纯度既受制于原料锌纯度，又受制于氧化过程控制参数。

间接氧化锌生 产过程会偶发金属锌超标质量事故。氧化锌中发生金属锌超标事故一般不易及时发现，而且后处理过程长，有质量缺陷的产品难予修复处理，影响企业的经济效益，因此，分析探讨间接法氧化锌金属锌超标原因及提出改进方法具有重要的实践意义。

1 间接法制备高纯氧化锌工艺流程

间接法生产高纯氧化锌，是基于锌与铅、铁、铜等金属的沸点不同，锌被蒸发为锌蒸气易于氧化为氧化锌，原料中锌及杂质金属的沸点见表1。

间接法生产氧化锌主要包括：锌蒸气的制备与贮存，锌蒸气的氧化，含氧化锌高温炉气的输送与冷却和布袋收粉包装等步骤。韶关冶炼厂间接法氧化锌生产工艺流程见图1。

2 锌蒸气氧化完全程度分析及改进措施

锌蒸气与空气中的氧接触时，即进行激烈的氧化反应，生成白色粉状固体氧化锌，同时放出大量的热，其反应式是：

Zn（气）+1/2O2ZnO（固）+Q（1）

骤集在分配室内高温高压的锌蒸气通过喷嘴被分成若干股锌蒸气流以一定的压力及速度从分配室顶部喷入氧化室，同时，在氧化室的炉壁分布若干扒渣门（进风口）用来吸入空气以补充氧气的消耗。锌蒸气及空气在分配室、氧化室内部走向如下图2所示。锌蒸气喷入氧化室的瞬间即与吸入空气中的氧充分反应生成白色粉状固体氧化锌。

氧化锌生成反应是一个强烈的放热反应，锌蒸气的氧化过程控制是影响产物金属锌含量达标的关键因素。

2.1锌蒸气喷发速度的影响

锌蒸气进入分配室后，通过喷嘴喷入氧化室与空气中的氧接触氧化生成氧化锌。锌蒸气喷发速度越大，锌蒸气瞬间浓度越大，锌蒸气与氧的接触界面越小，氧化完全程度越小。相反，喷出速度太慢，锌蒸气不饱和，则有可能有部分锌蒸气在氧化之前已冷却成锌液雾滴，锌的氧化越小。在工艺实践中，常采用选择喷嘴口径来调整锌蒸气的喷出速度，锌蒸气喷出速度与氧化锌含金属锌关系见图3。

从图3可以看出，锌蒸气喷出速度在8～10m/s，氧化较完全；当锌蒸气喷出速度10m/s，同样氧化不完全，也存在金属锌超标。因此，控制锌蒸气喷出速度是保障锌完全氧化的重要技术参数。

2.2 进风风速及进风口高度的影响

锌蒸气在氧化室氧化所需的氧是通过与锌蒸气喷出位置对应的扒渣门（进风口）吸入的空气中而来，从理论上讲，空气中的氧与锌蒸气氧化接触界面越大，氧化得越完全，工艺实践中，在氧化室进风口上增加136×400mm的可调式进风口，用以增加氧化接触界面，强化锌蒸气氧化，打开活动进风口，增加了氧化接触界面，氧化锌批次合格率显著上升。

2.3 喷嘴渣壳高度及积渣堆积高度的影响

氧化室内喷嘴结渣越高，锌蒸气与氧的直接接触面越小，氧化越不完全，氧化室内堆积渣越多，也会有相关的不利的影响，同时会缩小了氧化室空间，影响锌蒸气氧化的完全程度。在工艺实践中，锌蒸气从氧化室喷嘴喷出方向必须垂直向上，安装喷嘴垂直并且端正；喷嘴口包状渣不得高出100mm高，氧化室积渣必须及时扒出，改善氧化锌生成的条件。

2.4 氧化室温度的影响

锌原子在高温下动能较大，原子运动加剧，碰撞机会较多，氧化不完全性增加，并使其变粗。反之，氧化室温度过低，锌蒸气离开喷嘴在发生氧化反应前，容易形成液雾珠，其表面会生成拟制氧化反应的保护膜，不利于完全氧化。

工艺实践中，氧化室温度一般控制在950～980℃，既能保证氧化温度条件，又能够显著节约锌蒸气准备过程的能源消耗。

结语

间接法氧化锌生产过程中，锌蒸气喷发速度、进风风速、风口高度、渣壳高度及氧化温度均是影响氧化过程的重要技术参数，通过工艺实践及控制条件探索，获得最佳操作条件，可有效保障氧化锌产品中金属锌含量达到质量控制标准。

参考文献

[1]商连弟， 武换荣.氧化锌生产方法及研究进展[J].无机盐工业，2008，40（3）： 4-7.

[2]叶林.间接法氧化锌中金属物测定基体干扰的排除[J].铜业工程，2004，8：63-64.

[3]辛显双，周百斌，肖芝燕.纳米氧化锌研究进展[J].化学研究与应用，2003，5：23-27.